Intelligente Lagerüberwachung: So erkennen Sie Ausfälle, bevor sie Kosten verursachen

Der Zustand der Lager kann über reibungslosen Betrieb oder einen plötzlichen Produktionsstillstand entscheiden. Schon der Ausfall eines einzigen Lagers kann die Produktion zum Erliegen bringen und so kostspielige Ausfallzeiten und Produktionsausfälle verursachen.

Doch wenn man die Warnsignale kennt, kann man Lagerschäden frühzeitig erkennen und handeln, bevor kleinere Probleme zu größeren Ausfällen führen. Der Schlüssel liegt in der proaktiven Überwachung, basierend auf einem fundierten Verständnis der häufigsten Ursachen und Ausfallmuster.

Dieser Artikel untersucht die Hauptursachen und Warnzeichen von Lagerausfällen und soll Ihnen die nötigen Einblicke geben, um Ihr Überwachungsprogramm zu verbessern.

Häufige Ursachen für Lagerausfälle

Weltweit werden jährlich Milliarden von Lagern hergestellt. Sie funktionieren in der Regel problemlos über ihre vorgesehene Lebensdauer – vorausgesetzt, die Techniker befolgen die Richtlinien für Verwendung und Wartung. Viele Lager werden im Rahmen der zustandsorientierten Wartung vorsorglich ausgetauscht, und nur ein geringer Anteil fällt aufgrund irreparabler Schäden aus.

Das Verständnis der Ursachen von Lagerausfällen und deren frühzeitiger Erkennung ist entscheidend für die Entwicklung eines Lagerüberwachungsprogramms, das Ihre kritischen Anlagen schützt und kostspielige Ausfälle verhindert. Zu den Hauptursachen von Lagerausfällen zählen:

• Ermüden durch wiederholte mechanische Belastung, Fehlausrichtung, Überlastung oder Verunreinigung.
• Schmierfehler, wenn Techniker die falsche Art, Menge oder ein minderwertiges Schmiermittel verwenden.
• Kontamination vor Schmutz, Ablagerungen oder Feuchtigkeit.
• Andere UrsachenFehler wie unsachgemäße Handhabung, Installationsfehler, übermäßige Belastungen und falsche Passungen, die zwar nicht häufig vorkommen, aber dennoch eine Rolle beim Lagerausfall spielen.

Ermüdung und Probleme mit der Schmierung sind die häufigsten Ursachen für Lagerausfälle und sollten im Mittelpunkt jeder Überwachungsstrategie stehen.

Detaillierte Ursachen für Lagerausfälle

Hier ein detaillierter Blick auf jede häufige Ursache:

Ermüden

Ermüdung tritt auf, wenn Lager übermäßiger Belastung ausgesetzt sind. Fehlausrichtung, unzureichende Schmierung und Verunreinigungen können zur Lagerermüdung beitragen, weshalb sie eine häufige Ursache für Lagerausfälle ist. All diese Faktoren führen zu wiederholter Krafteinwirkung und Beanspruchung des Lagermaterials, wodurch Abplatzungen, Absplitterungen und mikroskopisch kleine Risse entstehen. Mit der Zeit vergrößern sich die Risse, und das Lager versagt schließlich.

Probleme mit der Schmierung

Unzureichende Schmierung ist eine der Hauptursachen für Lagerausfälle. Dies kann auf eine ungenügende Schmierung hindeuten, aber auch auf die Verwendung des falschen Schmierstoffs. In manchen Fällen können hohe Temperaturen den Schmierstoff zersetzen. Frühe Warnzeichen für mangelhafte Schmierung sind Verfärbungen an den Wälzkörpern und Laufbahnen sowie überhitzte Lager.

Fehlausrichtung

Eine weitere häufige Ursache ist Fehlausrichtung. Es empfiehlt sich, Bauteile bereits bei der Installation auszurichten und dies anschließend regelmäßig zu überprüfen, da Faktoren wie Wärmeausdehnung und Vibrationen im Laufe der Zeit zu Fehlausrichtungen führen können. Lasermessgeräte gelten als Goldstandard für die Ausrichtungsprüfung.

Unsachgemäße Installation

Fehlerhafte Montage und Installation können zu Lagerschäden führen. Achten Sie darauf, die Lager mit dem richtigen Werkzeug, gegebenenfalls unter Verwendung von Wärme, zu montieren, damit sie ohne Kraftaufwand korrekt passen. Überprüfen Sie während der Montage auch die korrekte Ausrichtung. Reinigen und schmieren Sie Lager und Gehäuse abschließend gründlich.

Überlastungen

Übermäßige Belastungen führen aufgrund der erhöhten Reibung zwischen Wälzkörper und Laufbahn zu übermäßigem Verschleiß an Lagern. Dies verursacht starke Verschleißspuren, Überhitzung und allgemeine Materialermüdung der Maschine, was letztendlich zum Lagerausfall führen kann.

Kontamination

Schmutz, Ablagerungen und Chemikalien können Lager verunreinigen und deren Verschleiß verursachen. Mit der Zeit führt dies zu Korrosion und Lagerausfall. Ein Dichtungsversagen, das wiederum zu Verunreinigungen führt, kann die Folge einer unsachgemäßen Installation sein. Auch eine Fehlausrichtung kann zu Dichtungsversagen und Verunreinigungen beitragen.

Mit Schmutz und Ablagerungen verunreinigte Lager weisen häufig verbeulte Wälzkörper und höhere Vibrationswerte als üblich auf.

Falsche Passform

Der Einbau von Lagern mit der richtigen Passung ist sehr wichtig. Eine zu feste Passung kann Spannungen und Reibung verursachen und führt in der Regel zu einem sichtbaren Verschleiß der Wälzkörper. Eine zu lockere Passung hingegen führt zu Vibrationen und Geräuschen, die mit der Zeit auch zu Lagerausfällen und schwerwiegenden Störungen führen können.

Arten von Lagerausfällen

Hier sind die häufigsten Lagerausfallarten und ihre typischen Ursachen:

• Abplatzen (Abblättern): Dies geschieht, wenn durch Materialermüdung im Untergrund kleine Abplatzungen oder Vertiefungen von der Laufbahn oder den Wälzkörpern abbrechen. Abplatzungen sind häufig die Folge von Überlastung, Fehlausrichtung oder Verunreinigungen, die die Lebensdauer des Lagermaterials beeinträchtigen.
• Brinelling: Brinellierung bezeichnet die dauerhafte Verformung eines Lagers. Man unterscheidet zwei Hauptarten: echte und falsche Brinellierung. Echte Brinellierung ist eine dauerhafte Eindellung, die durch Belastungen oberhalb der Streckgrenze des Materials entsteht, typischerweise durch starke Stöße oder statische Überlastung im Stillstand. Falsche Brinellierung wird durch Vibrationen anderer Maschinenteile verursacht, die ungleichmäßige Markierungen auf der Lagerlaufbahn hervorrufen und echter Brinellierung ähneln.
• Verschmieren: Schmierung entsteht durch Oberflächenbeschädigung aufgrund von Gleitreibung bei mangelhafter Schmierung oder hoher Belastung, insbesondere bei Start-Stopp-Zyklen oder Fehlausrichtung. Die Oberflächen verschmieren anstatt zu rollen, wodurch Material häufig von einer Oberfläche auf die andere übertragen wird.
• Reibereien: Geringfügige Vibrationen zwischen Lagerteilen führen zu Verschleiß und Korrosion an bestimmten Stellen. Dies wird als Reibkorrosion bezeichnet und kann mit der Zeit zu falschen Brinellierungsmustern führen.
• Riffelung: Riffelbildung, auch als elektrische Erosion bekannt, entsteht, wenn ein nicht geerdeter Strom durch das Lager fließt und winzige Brandspuren oder kraterartige Vertiefungen entlang der Laufbahn verursacht. Typischerweise tritt dies bei Streuströmen in Motoren oder Frequenzumrichtern auf.

Es ist wichtig, den Zustand der Lager regelmäßig auf diese häufig auftretenden Probleme zu überprüfen. Die Kenntnis der Ausfallsymptome hilft, Probleme frühzeitig zu erkennen und einen Totalausfall der Maschine zu vermeiden.

Symptome und Identifizierung von Lagerausfällen

Condition Monitoring Systeme erkennen Lagerschäden oft schon im Frühstadium.

Anfängliche Fehler manifestieren sich oft als hohe VibrationspegelDie Schäden lassen sich mithilfe von Vibrationssensoren erkennen, bevor das Lager sichtbar ausfällt. Mit fortschreitendem Verschleiß verursacht Reibung Wärme und Geräusche. Sensoren können diese erfassen. angestiegene Temperaturen verbunden mit hörbare Veränderungen bei der Lagerleistung.

Zustandsüberwachungssysteme, darunter tragbare Schwingungsanalysatoren und fest installierte Sensoren, können Frühwarnzeichen zuverlässig erkennen. Mithilfe der Schwingungsdaten und verschiedener Analyseverfahren ermitteln Analysten die Art der Fehler in der Maschine.

H3: Diagnose von Lagerfehlern anhand von Schwingungsmustern

Es gibt drei Hauptarten von Analysen, die Schwingungsüberwachung Spezialisten verwenden sie zur Fehlerbestimmung:

• Analyse mittels schneller Fourier-Transformation (FFT): Diese Methode wandelt Zeitdaten in ein Frequenzspektrum um. FFT-Daten ermöglichen es Fachleuten festzustellen, ob ein Fehler von einem Lager oder einer Welle ausgeht und wo sich die Fehler befinden könnten.Für einen detaillierten Einblick in die FFT lesen Sie unseren Blog.)
• Zeitwellenformanalyse: Spezialisten analysieren Rohdaten von Schwingungen im Zeitbereich, um Änderungen in Schwingungsfrequenz und -amplitude zu erkennen. Dies kann auf zeitweilige Störungen im Maschinenbetrieb sowie auf Zustände wie lockere Lager und Zahnräder hinweisen.
• Hüllkurvenerkennung (Demodulation): Dieses Verfahren eignet sich ideal zur Früherkennung von Fehlern, die in komplexen Signalen verborgen sind. Es nutzt einen Algorithmus, um Signale aus der ursprünglichen Wellenform zu extrahieren, die sonst übersehen würden. Dadurch können Experten einen Lagerschaden frühzeitig erkennen, bevor er im FFT-Spektrum sichtbar wird.

In Kombination angewendet, bieten diese Techniken Analysten eine Reihe praktischer Diagnosemöglichkeiten für rotierende Maschinen Gesundheit. Aber vorher

Vorbeugende Maßnahmen zur Vermeidung von Lagerausfällen

Lager sind in der Regel zuverlässig und haben eine lange Lebensdauer. Daher ist der regelmäßige Ausbau und Austausch von Lagern eine der wichtigsten vorbeugenden Wartungsaufgaben. Durch die regelmäßige Durchführung dieser Aufgaben können ungeplante Ausfallzeiten und kostspielige Reparaturen vermieden werden.

Darüber hinaus gibt es einige einfache vorbeugende Maßnahmen, die einem vorzeitigen Lagerverschleiß vorbeugen können.

In der InstallationsphaseStellen Sie sicher, dass jedes Lager korrekt montiert ist. Überprüfen Sie die Wellen- und Gehäusetoleranzen und halten Sie das in der ursprünglichen Konstruktion festgelegte radiale Lagerspiel ein. Stellen Sie sicher, dass die Lager ordnungsgemäß abgedichtet sind, damit sie vor Schmutz, Ablagerungen und Wasser geschützt sind. Denken Sie außerdem daran, jedes Lager ordnungsgemäß zu schmieren.

Es ist wichtig, Maschinenausrichtung prüfen während der Installationsphase und überprüfen Sie sie anschließend regelmäßig. Mit der Zeit kommt es zu Fehlausrichtungen, die Lager zerstören können, wenn sie unbeachtet bleiben. Die besten Ergebnisse erzielen Sie mit einem Einzellaser Ausrichtungswerkzeug, wodurch selbst kleine Ausrichtungsfehler, die Lager beschädigen, schnell erkannt werden.

Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Schmierung Während der gesamten Lagerlebensdauer. Dies ist ein Balanceakt. Zu viel Schmierung führt zum Festfressen der Lager, zu wenig Schmierung hingegen führt zu hoher Reibung und damit zu Bauteilschäden. Es ist außerdem wichtig, das vom Hersteller empfohlene Schmiermittel und den empfohlenen Schmierplan zu verwenden.

Was passiert bei einem Lagerausfall?

Ein Lagerausfall – sei es aufgrund von Ermüdung, unzureichender Schmierung, beschädigten Dichtungen oder anderen Ursachen – bedeutet nicht nur einen Lageraustausch. Ein einzelner Lagerausfall kann eine Kettenreaktion auslösen, die Wellen verbiegen und andere angeschlossene Geräte schwer beschädigen kann. Lagerausfälle können sogar die Gesundheit von Arbeitern gefährden.

Glücklicherweise lassen sich viele häufige Lagerprobleme frühzeitig erkennen, bevor sie zu größeren Schwierigkeiten führen. Dies ist vor allem den charakteristischen Schwingungsmustern zu verdanken, die sie im Normalbetrieb erzeugen. Verändert sich diese Schwingung, ist dies das erste Anzeichen eines Problems. Mit den entsprechenden Messgeräten, die Abweichungen vom Normalwert erfassen, lässt sich ein Lagerausfall leicht verhindern.

Traditionelle Lagerüberwachungstechniken

Historisch gesehen wurde der Lagerzustand mithilfe der menschlichen Sinne beurteilt:

• Sichtprüfung (Sicht)
• Akustische Überwachung (Ton)
• Manuelle Vibrationsprüfung (Berührung)

Früher suchten, hörten und ertasteten Wartungs- und Reparaturtechniker nach frühen Warnsignalen für Lagerausfälle. Manuelle Methoden sind jedoch immer fehleranfällig. Dank der hohen Empfindlichkeit moderner Zustandsüberwachungssensoren können Sie jedoch extrem frühe Warnsignale für potenzielle Lagerausfälle, die den menschlichen Sinnen möglicherweise entgehen, leichter erkennen.

Moderne digitale Sensoren erfassen frühe Anzeichen von Fehlern deutlich sensitiver. Online-Überwachungssysteme zeichnen Echtzeitdaten auf und geben automatisch Trendwarnungen aus, wodurch menschliche Fehler und Reaktionsverzögerungen vermieden werden.

Wie kann die Lagerzustandsüberwachung helfen?

Obwohl Materialermüdung und unzureichende Schmierung zu den häufigsten Ursachen für Lagerausfälle zählen, lassen sie sich in der Regel recht einfach erkennen, bevor sie zu größeren Problemen führen. Um diese Probleme jedoch rechtzeitig vor einem Ausfall zu erkennen, ist ein effektives Lagerzustandsüberwachungsprogramm erforderlich.

Ein robustes Programm misst wichtige Anlagenzustände wie Vibrationen, Temperatur, Stromverbrauch und Temperatur mithilfe von Hand- oder Online-Sensoren. Leistungsüberwachung Sie können anormale Belastungen oder Ineffizienzen erkennen, bevor mechanischer Verschleiß sichtbar wird. Zusammen unterstützen diese Werkzeuge die Früherkennung und vorausschauende Wartung.

Routenbasierte vs. Online-Peilüberwachung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Zustand von Lagern zu überwachen: ortsbezogen oder online. Bei der ortsbezogen durchgeführten Lagerüberwachung erfassen Techniker regelmäßig manuell Vibrations- oder Temperaturdaten mithilfe tragbarer Messgeräte. Diese Methode eignet sich am besten für nicht kritische Anlagen, die nur periodische Kontrollen benötigen.

Routenbasierte Überwachung kann jedoch drohende Fehler nicht so präzise erkennen wie die Online-Lagerüberwachung. Online-Systeme basieren auf einem Netzwerk von Sensoren, die den Zustand der Lager kontinuierlich und in Echtzeit überwachen. Sie warnen frühzeitig vor potenziellen Problemen wie Lagerausfällen und geben Ihrem Team Zeit, zu handeln, bevor eine Maschine ausfällt. Die Online-Überwachung ist die bessere Wahl für kritische Anlagen, da sie sofortige Daten liefert und sich in Warnsysteme integrieren lässt, die Sie benachrichtigen, sobald der Maschinenzustand einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet.

Routenbasierte Prüftechnik-Tools wie z.B VibXpert bieten regelmäßige Diagnosen an. Für unternehmenskritische Anlagen sind Systeme wie beispielsweise VibGuard Oder drahtlose Vibrationssensoren gewährleisten eine kontinuierliche Überwachung und schnelle Erkennung. Die Auswahl erfolgt anhand der Kritikalität der Anlage und der erforderlichen Erkennungszeit.

Welche Vorteile bietet die Lagerzustandsüberwachung?

Durch die Durchführung einer Peilung Zustandsüberwachung Mit diesem Programm können Sie sicherstellen, dass die Instandhaltungsstrategie Ihres Unternehmens präventiv und nicht reaktiv ausgerichtet ist. Sie erkennen Probleme, bevor sie zu Anlagenausfällen führen, senken so die Instandhaltungskosten und steigern die Produktivität.

Dank moderner Technologie ist die Durchführung eines effektiven Lagerüberwachungsprogramms heute einfacher und kostengünstiger denn je. Fortschritte bei Sensoren und Software bedeuten, dass die Implementierung eines innovativen Zustandsüberwachungsprogramms nicht nur machbar, sondern auch eine kluge finanzielle Entscheidung ist, die Ihnen hilft, Kosten zu senken und die Betriebszeit zu erhöhen.

Anders ausgedrückt: Unternehmen mit einem ausgereiften Programm zur Überwachung des Lagerzustands werden nicht nur Lagerausfälle vermeiden, sondern auch der Konkurrenz einen Schritt voraus sein. 

5 bewährte Verfahren zum Aufbau eines Lagerüberwachungsprogramms

1. Vermögenswerte priorisieren nach Kritikalität und Ausfallfolgen. Überwachung wichtiger Turbinen, Lager an netzkritischen Motoren usw.
2. Überwachungsfrequenzen festlegenÜberlegen Sie beispielsweise, ob es für Ihr Team sinnvoll ist, tägliche oder wöchentliche Kontrollgänge mit Handscannern durchzuführen und kritische Anlagen kontinuierlich zu überwachen.
3. Alarmschwellenwerte festlegen Um Fehlalarme zu minimieren, gehen Sie sorgfältig vor. Nutzen Sie historische Basisdaten, um die Grenzwerte anzupassen.
4. Vermeiden Sie Fallstricke wie etwa uneinheitliche Überwachung, mangelhafte Datenqualität oder Vernachlässigung von Schulungen.
5. Sicherstellen eines erfolgreichen Rollouts mit funktionsübergreifender Abstimmung, klarer Verantwortlichkeit und regelmäßigen Überprüfungen.

Die Struktur Ihres Lagerüberwachungsprogramms hängt von den zu überwachenden Maschinentypen und der Kritikalität der einzelnen Anlagen ab. Prüfechnik bietet Ihnen glücklicherweise eine breite Palette an Tools und Softwarelösungen für Zustandsüberwachungsprojekte jeder Größenordnung. Entdecken Sie hier unsere Lösungen zur Zustandsüberwachung.